(57)【要約】【課題】  ｘ，ｙ二軸の方向から支持された被支持体の位置を制御する場合、他軸の制御系の影響を軽減でき、過渡状態においても良好な制御性能を有する磁気支持装置を得る。【解決手段】  ｘ及びｙ軸位置指令手段１１ａ，１１ｂからの位置指令信号Ｓｘ，Ｓｙに基づいて演算器１３ｄ，１４ｄがフィードフォワード信号（補正値）を求め、位置センサ７，８からの位置検出信号Ｐｘ，Ｐｙに基づくフィードバック制御の補正を行う。例えば、ｘ軸方向の位置制御装置１３は、ｘ，ｙ二つの軸に関する位置指令信号Ｓｘ，Ｓｙに基づいてフィードフォワード信号を求めるので、他軸であるｙ軸の制御系の影響を軽減できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被支持体を磁気力により第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、上記第一の電磁石の近傍に配設され上記被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、上記第二の電磁石の近傍に配設され上記被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、上記被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、上記第一の位置検出信号と上記第一の制御目標位置指令信号とに基づいて上記第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、上記第一及び第二の制御目標位置指令信号に基づいて上記第一の電流制御信号を補正する第一の信号補正手段と、上記第二の位置検出信号と上記第二の制御目標位置指令信号とに基づいて上記第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段と、上記第一及び第二の制御目標位置指令信号に基づいて上記第二の電流制御信号を補正する第二の信号補正手段とを備えた磁気支持装置。
【請求項２】
上記第一の信号補正手段は上記第一及び第二の位置検出信号の関数式に基づいて求めた第一の関数式補正値に基づき上記第一の電流制御信号を補正し、上記第二の信号補正手段は上記第一及び第二の位置検出信号の関数式に基づいて求めた第二の関数式補正値に基づき上記第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とする請求項１に記載の磁気支持装置。
【請求項３】
上記第一の信号補正手段は上記第一及び第二の制御目標位置指令信号と上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の時間変化分とに基づいて上記第一の電流制御信号を補正し、上記第二の信号補正手段は上記第一及び第二の制御目標位置指令信号と上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の時間変化分とに基づいて上記第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とする請求項１に記載の磁気支持装置。
【請求項４】
上記第一の信号補正手段は上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第一の補正値に基づいて上記第一の電流制御信号を補正し、上記第二の信号補正手段は上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第二の補正値に基づいて上記第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とする請求項１に記載の磁気支持装位置。
【請求項５】
上記第一の信号補正手段は上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値を丸める第一の丸め手段を有し丸められた上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第一の丸め補正値に基づいて上記第一の電流制御信号を補正し、上記第二の信号補正手段は上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値を丸める第二の丸め手段を有し丸められた上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第二の丸め補正値に基づいて上記第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とする請求項４に記載の磁気支持装位置。
【請求項６】
上記第一の信号補正手段は上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第一の補間用データを記憶する第一の補間用データ記憶手段と上記第一の補間用データから補間法により上記第一の制御目標位置指令信号に応じた第一の補間補正値を求める第一の補間補正値算出手段とを有し上記第一の補間補正値に基づき上記第一の電流制御信号を補正するものであり、上記第二の信号補正手段は上記第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第二の補間用データを記憶する第二の補間用データ記憶手段と上記第二の補間用データから補間法により上記第二の制御目標位置指令信号に応じた第二の補間補正値を求める第二の補間補正値算出手段とを有し上記第一の補間補正値に基づき上記第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とする請求項４に記載の磁気支持装置。
【請求項７】
上記第一の信号補正手段は上記第一の制御目標位置指令信号に基づいて求めた第一の演算補正値と上記第二の制御目標位置指令信号の値に基づいて求めた第二の演算補正値とに基づいて上記第一の電流制御信号を補正し、上記第二の信号補正手段は上記第一の制御目標位置指令信号に基づいて求めた第三の演算補正値と上記第二の制御目標位置指令信号の値に基づいて求めた第四の演算補正値に基づいて上記第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とする請求項１に記載の磁気支持装位置。
【請求項８】
被支持体を磁気力により第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、上記第一の電磁石の近傍に配設され上記被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、上記第二の電磁石の近傍に配設され上記被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、上記被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、上記第一の位置検出信号と上記第一の制御目標位置指令信号とに基づいて上記第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、上記第一及び第二の位置検出信号に基づいて上記第一の電流制御信号を補正する第一の信号補正手段と、上記第二の位置検出信号と上記第二の制御目標位置指令信号とに基づいて上記第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段と、上記第一及び第二の位置検出信号に基づいて上記第二の電流制御信号を補正する第二の信号補正手段とを備えた磁気支持装置。
【請求項９】
上記第一及び第二の軸は、互いに交差するものであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の磁気支持装置。
【請求項１０】
被支持体を磁気力により互いに平行な第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、上記第一の電磁石の近傍に配設され上記被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、上記第二の電磁石の近傍に配設され上記被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、上記第一及び第二の位置検出信号に基づいて補正した第一の補正位置検出信号を求める第一の補正位置信号算出手段と、上記第一及び第二の位置検出信号に基づいて補正した第二の補正位置検出信号を求める第二の補正位置信号算出手段と、上記被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、上記第一の補正位置検出信号と上記第一の制御目標位置指令信号とに基づいて上記第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、上記第二の補正位置検出信号と上記第二の制御目標位置指令信号とに基づいて上記第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段とを備えた磁気支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被支持体を非接触で支持する磁気支持装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気支持装置において、ｘ，ｙ，ｚの各軸ごとに制御系を構成して、各軸について１つの制御位置指令信号と１つの位置センサ検出値によるフィードバック信号を用いて、各軸独立に制御する制御系を構成しているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１４９３３９号公報（段落番号００３０〜００３７及び図１））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の磁気支持装置は以上のように構成され、指令位置が変化しない場合はこの制御系でも十分な制御性能が得られる。しかし、指令位置が変化する場合、各軸の相互作用により過渡状態において制御性能が悪化する。さらに、位置センサによる被支持体の検出位置と電磁石の吸引位置とのずれのために正確なギャップつまり正確な被支持体の位置を計測できないため制御性能が悪化するという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、複数の軸の方向から支持された被支持体を任意の場所へ移動させるように移動指令が出された場合でも他軸の制御系の影響を軽減でき、過渡状態においても良好な制御性能を有する磁気支持装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る磁気支持装置は、被支持体を磁気力により第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、第一の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、第二の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、第一の位置検出信号と第一の制御目標位置指令信号とに基づいて第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の制御目標位置指令信号に基づいて第一の電流制御信号を補正する第一の信号補正手段と、第二の位置検出信号と第二の制御目標位置指令信号とに基づいて第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の制御目標位置指令信号に基づいて第二の電流制御信号を補正する第二の信号補正手段とを備えたものである。
【０００７】
そして、被支持体を磁気力により第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、第一の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、第二の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、第一の位置検出信号と第一の制御目標位置指令信号とに基づいて第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の位置検出信号に基づいて第一の電流制御信号を補正する第一の信号補正手段と、第二の位置検出信号と第二の制御目標位置指令信号とに基づいて第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の位置検出信号に基づいて第二の電流制御信号を補正する第二の信号補正手段とを備えたものである。
【０００８】
さらに、被支持体を磁気力により互いに平行な第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、第一の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、第二の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、第一及び第二の位置検出信号に基づいて補正した第一の補正位置検出信号を求める第一の補正位置信号算出手段と、第一及び第二の位置検出信号に基づいて補正した第二の補正位置検出信号を求める第二の補正位置信号算出手段と、被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、第一の補正位置検出信号と第一の制御目標位置指令信号とに基づいて第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、第二の補正位置検出信号と第二の制御目標位置指令信号とに基づいて第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、この発明による磁気支持装置は、被支持体を磁気力により第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、第一の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、第二の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、第一の位置検出信号と第一の制御目標位置指令信号とに基づいて第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の制御目標位置指令信号に基づいて第一の電流制御信号を補正する第一の信号補正手段と、第二の位置検出信号と第二の制御目標位置指令信号とに基づいて第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の制御目標位置指令信号に基づいて第二の電流制御信号を補正する第二の信号補正手段とを備えたので、一方の軸方向（例えばｘ軸方向）の移動が他方の軸方向（例えばｙ軸方向）の移動に与える影響を抑制し、過渡状態においても良好な制御性能を確保することができる。
【００１０】
そして、被支持体を磁気力により第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、第一の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、第二の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、第一の位置検出信号と第一の制御目標位置指令信号とに基づいて第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の位置検出信号に基づいて第一の電流制御信号を補正する第一の信号補正手段と、第二の位置検出信号と第二の制御目標位置指令信号とに基づいて第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の位置検出信号に基づいて第二の電流制御信号を補正する第二の信号補正手段とを備えたので、第一及び第二の位置検出信号に基づいて第一及び第二の電流制御信号を補正することにより、他方の軸方向への移動により、電磁石と被支持体の距離が変動することによる影響を抑制し、制御性能を向上させることができる。特に、他方向のフィードバック信号を用いることで追従遅れによる影響を受けず補償することができるため、制御性能が向上する。
【００１１】
また、被支持体を磁気力により互いに平行な第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、第一の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、第二の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、第一及び第二の位置検出信号に基づいて補正した第一の補正位置検出信号を求める第一の補正位置信号算出手段と、第一及び第二の位置検出信号に基づいて補正した第二の補正位置検出信号を求める第二の補正位置信号算出手段と、被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、第一の補正位置検出信号と第一の制御目標位置指令信号とに基づいて第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、第二の補正位置検出信号と第二の制御目標位置指令信号とに基づいて第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段とを備えたので、位置センサによる被支持体の検出位置と電磁石による被支持体の吸引位置のずれによる検出誤差による影響を軽減でき、被支持体の位置を精度良く制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における磁気支持装置の構成を示す構成図である。図１において、磁気支持装置２は電磁石３，４を有する。電磁石３は、ｘ−ｙ軸直交座標系におけるｘ軸上に配設され、被支持体１を非接触にて支持している。電磁石４は、ｘ−ｙ軸直交座標系におけるｙ軸上に配設され、被支持体１を非接触にて支持している。位置センサ７，８は、自己と被支持体１との距離を測定することにより、電磁石３，４を基準とした被支持体１のｘ，ｙ各軸方向の位置を検出する。
【００１３】
電磁石制御装置１００は、指令軌跡計算装置１１及び位置制御装置１３，１４を有する。指令軌跡計算装置１１は、ｘ軸位置指令手段１１ａ及びｙ軸位置指令手段１１ｂを有し、それぞれからｘ及びｙ各軸方向の位置指令信号Ｓｘ，Ｓｙを出力する。位置センサ７，８が検出した位置検出信号Ｐｘ，Ｐｙは、それぞれ位置制御装置１３，１４に入力される。
【００１４】
位置制御装置１３は、フィードバック制御系である加算器１３ａとＰＩＤ制御器１３ｂと、フィードフォワード制御系である第一の信号補正手段としての演算器１３ｄと加算器１３ｃとを有している。フィードバック制御系は、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘと位置センサ７の位置検出信号Ｐｘとが加算器１３ａにて加算されＰＩＤ制御器１３ｂを介して加算器１３ｃに出力され、位置指令信号Ｓｘと位置検出信号Ｐｘとが一致するように動作する。また、フィードフォワード制御系の演算器１３ｄへ位置指令信号Ｓｘと位置指令信号Ｓｙとが入力され、演算器１３ｄにおいて位置指令信号Ｓｘと位置指令信号Ｓｙに基づいて所定の演算（詳細後述）がなされて、その出力がフィードフォワード信号Ｆｆ１ｘとして加算器１３ｃへ出力される。
【００１５】
そして、ＰＩＤ制御器１３ｂ及び演算器１３ｄの出力は、加算器１３ｃにて加算される。すなわち、ＰＩＤ制御器１３ｂの出力が演算器１３ｄの出力により補正され、電流制御器１７を介して電磁石３の励磁電流を制御することにより、被支持体１のｘ軸方向の位置を制御する。
【００１６】
位置制御装置１４は、フィードバック制御系である加算器１４ａとＰＩＤ制御器１４ｂと、フィードフォワード制御系である第二の信号補正手段としての演算器１４ｄと加算器１４ｃとを有している。フィードバック制御系は、ｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙと位置センサ８の位置検出信号Ｐｙとが加算器１４ａにて加算されＰＩＤ制御器１４ｂを介して加算器１４ｃに出力され、位置指令信号Ｓｙと位置検出信号Ｐｙとが一致するように動作する。また、フィードフォワード制御系の演算器１４ｄへ位置指令信号Ｓｘと位置指令信号Ｓｙとが入力され、演算器１４ｄにおいて位置指令信号Ｓｘと位置指令信号Ｓｙに基づいて所定の演算（詳細後述）がなされて、その出力がフィードフォワード信号Ｆｆ１ｙとして加算器１４ｃへ出力される。
【００１７】
そして、ＰＩＤ制御器１４ｂ及び演算器１４ｄの出力は、加算器１４ｃにて加算される。すなわち、ＰＩＤ制御器１４ｂの出力が演算器１４ｄの出力により補正され、電流制御器１８を介して電磁石４の励磁電流を制御することにより、被支持体１のｙ軸方向の位置を制御する。
【００１８】
ここで、上記演算器１３ｄ及び演算器１４ｄにおける演算の一例について、説明する。演算器１３ｄにおいて、次の計算式によってフィードフォワード信号としての出力Ｆｆ１ｘを計算する。但し、Ａ１ｘ，Ｃ１ｘ，Ｄ１１，Ｄ１２は定数で、かつ０＜Ｄ１１＜１，０＜Ｄ１２＜１である。
Ｆｆ１ｘ＝Ａ１ｘ×（Ｄ１１・Ｓｘ＋（１−Ｄ１１）Ｓｙ）＋Ｃ１ｘ                                                                                ・・・（１）
演算器１４ｄにおいて、次の計算式によってフィードフォワード信号としての出力Ｆｆ１ｙを計算する。但し、Ａ１ｙ，Ｃ１ｙは定数である。
Ｆｆ１ｙ＝Ａ１ｙ×（（１−Ｄ１２）・Ｓｘ＋Ｄ１２・Ｓｙ）＋Ｃ１ｙ                                                                              ・・・（２）
【００１９】
以上のように、位置制御装置１３及び１４は、複数の位置指令信号（Ｓｘ，Ｓｙ）を用いて、電流制御器１７あるいは１８を介して電磁石３あるいは４の電流を制御する。これにより、被支持体１を任意の位置へ移動させるように位置指令信号Ｐｘ，Ｐｙが出され、被支持体１がｘ，ｙ二つの軸方向に同時に移動する場合でも、一方の軸方向（例えばｘ軸方向）の移動が他方の軸方向（例えばｙ軸方向）の移動に与える影響を抑制し、過渡状態においても良好な制御性能を確保することができる。特に、一方の軸方向（例えばｘ軸方向）の制御に他方の軸方向（例えばｚ軸方向）の位置指令信号を用いると、位置センサの検出誤差やノイズの影響を受けず、また、他方向の移動による影響を時間遅れなく補償することができるため、制御性能が向上させることができる。
【００２０】
さらに、複数（二つ）の位置センサ７，８の検出値を用いてフィードバック制御を行うため、電磁石３，４が被支持体１を磁気吸引する位置と位置センサ３，４で検出する位置のずれによる検出誤差を少なくし良好な制御性能が得られる。なお、この実施の形態のように、フィードフォワード補償の補償値Ｆｆ１ｘ，Ｆｆ１ｙの算出に、上記（１），（２）のような位置センサ３，４の位置検出信号Ｐｘ，Ｐｙの関数式を用いて計算するようにすると、数式を使用するため、容量の大きな記憶装置を設置する必要がなく、コストを削減できる。
【００２１】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による磁気支持装置の構成を示す構成図である。図２において、図１に示した磁気支持装置本体２、位置センサ７、位置センサ８、電流制御器１７、電流制御器１８と同様のものが設けられているが、これら磁気支持装置本体周辺機器の図示を省略している。なお、後で説明する実施の形態３〜８においても、同様の磁気支持装置本体２、位置センサ７、位置センサ８、電流制御器１７、電流制御器１８が設けられているが、その旨を断るのを省略する。
【００２２】
さて、図２において、電磁石制御装置２００は、指令軌跡計算装置１１、微分器２１、２２及び位置制御装置２３，２４を有している。微分器２１は、ｘ軸位置指令手段１１ａの位置指令信号Ｓｘを微分してｘ軸方向の時間変化分である速度指令Ｖｘ（＝ｄＳｘ／ｄｔ）を求める。微分器２２は、ｙ軸位置指令手段１１ｂの位置指令信号Ｓｙを微分してｙ軸方向の時間変化分である速度指令Ｖｙ（＝ｄＳｙ／ｄｔ）を求める。位置制御装置２３は演算器２３ｄを有し、位置制御装置２４は演算器２４ｄを有している。演算器２３ｄ，２３ｄの詳細は、後述する。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２３】
上記位置制御装置２３は、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｘ軸方向の位置センサ７（図１参照）の位置検出信号Ｐｘとが一致するようなフィードバック制御系である加算器１３ａとＰＩＤ制御器１３ｂと、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｘ軸方向の速度指令信号Ｖｘとｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとｙ軸方向の速度指令信号Ｖｙとを用いたフィードフォワード制御系である演算器２３ｄと加算器１３ｃとを有している。位置制御装置１４についても同様である。
【００２４】
演算器２３ｄ及び演算器２４ｄは、ｘ軸位置指令手段１１ａ、ｙ軸位置指令手段１１ｂ、微分器２１、微分器２２から出力される信号である信号Ｓｘ，Ｖｘ，Ｓｙ，Ｖｙに基づき、それぞれ次のような演算を行い、フィードフォワード信号としての出力Ｆｆ２ｘ、Ｆｆ２ｙを出力する。但し、Ａ２ｘ，Ｂ２ｘ，Ｃ２ｘ，Ａ２ｙ，Ｂ２ｙ，Ｃ２ｙ，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４は定数で、かつ０＜Ｄ２１＜１，０＜Ｄ２２＜１，０＜Ｄ２３＜１，０＜Ｄ２４＜１である。
Ｆｆ２ｘ＝Ａ２ｘ×（Ｄ２１・Ｓｘ＋（１−Ｄ２１）・Ｓｙ）＋Ｂ２×（Ｄ２２・Ｖｘ＋（１−Ｄ２２）０．２・Ｖｙ）＋Ｃ２ｘ                          ・・・（３）
Ｆｆ２ｙ＝Ａ２ｙ×（（１−Ｄ２３）・Ｓｘ＋Ｄ２３・Ｓｙ）＋Ｂ２×（（１−Ｄ２４）・Ｖｘ＋Ｄ２４・Ｖｙ）＋Ｃ２ｙ                                ・・・（４）
【００２５】
この出力Ｆｆ２ｘ，Ｆｆ２ｙが、それぞれ加算器１３ｃ，１４ｃに入力される。このように、位置指令信号Ｓｘ，Ｓｙの他に速度指令信号Ｖｘ，Ｖｙを含めてフィードフォワード制御を行うと、静特性だけでなく、動特性の影響も抑制することができるため、さらに制御性能を向上させることができる。
【００２６】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３による磁気支持装置の構成を示す構成図である。図３において、電磁石制御装置３００は、指令軌跡計算装置１１及び位置制御装置３３，３４を有している。ｘ軸方向の位置制御装置３３は、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｘ軸方向の位置センサ７（図１参照）の位置検出信号Ｐｘとが一致するようなフィードバック制御系である加算器１３ａと、フィードフォワード制御系である補償値記憶手段３３ｆと補償値読込手段３３ｇと加算器１３ｃとを有している。
【００２７】
補償値読込手段３３ｇは、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとに対応した補償値データＦｆ３ｘ（例えば、予め（１）式にて計算して表形式にしてあるＦｆ１ｘに相当するデータあるいは実測により求めた最適な補償データ）を補償値記憶手段３３ｆから読み込み、その値を加算器１３ｃに出力し、加算器１３ａからのフィードバック制御系の信号を補正する。ここで、補償値記憶手段３３ｆには、［ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘの（分解能×駆動範囲）］×［ｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙの（分解能×駆動範囲）］の補償値データが記憶されている。例えば、分解能０．１μｍ、駆動範囲１ｍｍの場合、１万個×１万個＝１億個の補償値データが記憶されている。
【００２８】
ｙ軸方向の位置制御装置３４においても同様であり、ｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとｙ軸方向の位置センサ８（図１参照）の位置検出信号Ｐｙとが一致するようなフィードバック制御系である加算器１４ａと、フィードフォワード制御系である補償値記憶手段３４ｆと補償値読込手段３４ｇと加算器１４ｃとを有している。
【００２９】
補償値読込手段３４ｇは、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとに対応した補償値データＦｆ３ｙ（例えば、予め（１）式にて計算して表形式にしてあるＦｆ１ｙに相当するデータあるいは実測により求めた最適な補償データ）を補償値記憶手段３４ｆから読み込み、その値を加算器１４ｃに出力し、加算器１４ａからのフィードバック制御系の信号を補正する。ここで、補償値記憶手段３４ｇには、［ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘの（分解能×駆動範囲）］×［ｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙの（分解能×駆動範囲）］の補償値データが記憶されている。例えば、分解能０．１μｍ、駆動範囲１ｍｍの場合、１万個×１万個＝１億個の補償値データが記憶されている。
【００３０】
計算を行うことなく補償値記憶手段から補償値を読み取ることができるため、処理速度を向上でき、さらに制御御性能を向上させることができる。また、必要に応じて実測値をそのまま使用することができるため、計算式における非線形性の考慮やパラメータ調整を要せず、制御が容易である。
【００３１】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４による磁気支持装置の構成を示す構成図である。図４において、電磁石制御装置４００は、指令軌跡計算装置１１及び位置制御装置４３，４４を有している。ｘ軸方向の位置制御装置４３は、フィードバック制御系である加算器１３ａを有する。また、また、フィードフォワード補償する制御系である丸め込み演算手段４３ｊ，４３ｋと補償値記憶手段４３ｆと補償値読み込み手段４３ｇと演算手段４３ｈと加算器１３ｃとを有する。
【００３２】
丸め込み演算手段４３ｊ，４３ｋは、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとをそれぞれ読み込んで丸め込み演算を行い丸め込み値Ｓｘ１ｒ、Ｓｙ１ｒを出力する。補償値読み込み手段４３ｇは、丸め込み値Ｓｘ１ｒ、Ｓｙ１ｒに対応する補償値データＳｘ１ｃ、Ｓｙ１ｃを補償値記憶手段４３ｆから読み込む。演算手段４３ｈは、読み込んだ補償値データＳｘ１ｃ、Ｓｙ１ｃに基づいて補正信号としての補償値Ｆｆ４ｘを加算器１３ｃへ出力する（詳細、後述）。補償値記憶手段４３ｆには、例えば記憶間隔１０μｍ、駆動範囲１ｍｍの場合１００×１００＝１万個のデータが記憶されている。
【００３３】
ｙ軸方向の位置制御装置４４は、フィードバック制御系である加算器１４ａを有する。また、また、フィードフォワード補償する制御系である丸め込み演算手段４４ｊ，４４ｋと補償値記憶手段４４ｆと補償値読み込み手段４４ｇと演算手段４４ｈと加算器１４ｃとを有する。丸め込み演算手段４４ｊ，４４ｋは、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとをそれぞれ読み込んで丸め込み演算を行い丸め込み値Ｓｘ２ｒ、Ｓｙ２ｒを出力する。補償値読み込み手段４４ｇは、丸め込み値Ｓｘ２ｒ、Ｓｙ２ｒに対応する補償値データＳｘ２ｃ，Ｓｙ２ｃを補償値記憶手段４４ｆから読み込む。演算手段４４ｈは、読み込んだ補償値データＳｘ２ｃ、Ｓｙ２ｃに基づいて補正信号としての補償値Ｆｆ４ｙを加算器１４ｃへ出力する（詳細、後述）。補償値記憶手段４４ｆには、例えば記憶間隔１０μｍ、駆動範囲１ｍｍの場合１００×１００＝１万個のデータが記憶されている。
【００３４】
演算手段４３ｈ，４４ｈは、例えば図１の演算器１３，１４と同様に次のような演算を行い、フィードフォワード信号としての補償値Ｆｆ４ｘあるいはＦｆ４ｙを加算器１３ｃまたは１４ｃへ出力する。但し、Ａ４ｘ，Ｃ４ｘ，Ａ４ｙ，Ｃ４ｙ，Ｄ４１，Ｄ４２は定数で、かつ０＜Ｄ４１＜１，０＜Ｄ４２＜１である。
Ｆｆ４ｘ＝Ａ４ｘ×（Ｄ４１・Ｓｘ１ｃ＋（１−Ｄ４１）・Ｓｙ１ｃ）＋Ｃ４ｘ                                                                      ・・・（５）
Ｆｆ４ｙ＝Ａ４ｙ×（（１−Ｄ４２）・Ｓｘ２ｃ＋Ｄ４２・Ｓｙ２ｃ）＋Ｃ４ｙ                                                                      ・・・（６）
【００３５】
以上のように、丸め込み値を用いて補償値（補正値）ＦＦ４ｘ，Ｆｆ４ｙを求めるようにすると、実測するデータや記憶するデータの量を削減できるため、装置の調整手順の簡略化や記憶装置の容量の削減ができ、コストを削減することができる。
【００３６】
実施の形態５．
図５及び図６は、この発明の実施の形態５を示すものであり、図５は磁気支持装置の構成を示す構成図、図６はフィードフォワード値算出手段の動作を説明するための説明図である。図５において、電磁石制御装置５００は、指令軌跡計算装置１１及び位置制御装置５３，５４を有している。ｘ軸方向の位置制御装置５３は、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｘ軸方向の位置センサ７（図１参照）の検出した位置検出信号Ｐｘとが一致するようなフィードバック制御系である加算器１３ａを有する。また、フィードフォワード制御系である補間用の補間用のデータ記憶手段５３ａ、データ読込手段５３ｂ、フィードフォワード値算出手段５３ｃ、加算器１３ｃを有する。補間用のデータ読込手段５３ｂは、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙの前後のこれらの信号の値に最も近い４点のデータＤｘ１〜Ｄｘ４を補間用のデータ記憶手段５３ａから読み込み、フィードフォワード値算出手段５３ｃへ渡す。フィードフォワード値算出手段５３ｃは、これらの値から補間法により補正値を求め、フィードフォワード信号Ｆｆ５ｘとして加算器１３ｃへ出力する。
【００３７】
ｙ軸方向の位置制御装置５４では、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｘ軸方向の位置センサ８（図１参照）の検出した位置検出信号Ｐｙとが一致するようなフィードバック制御系である加算器１４ａを有する。また、フィードフォワード制御系である補間用の補間用のデータ記憶手段５４ａ、データ読込手段５４ｂ、フィードフォワード値算出手段５４ｃ、加算器１４ｃを有する。補間用のデータ読込手段５４ａは、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙの前後のこれらの信号の値に最も近い４点のデータＤｙ１〜Ｄｙ４を補間用のデータ記憶手段５４ｂから読み込み、フィードフォワード値算出手段５４ｃへ渡す。フィードフォワード値算出手段５４ｃは、これらの値から補間法により補正値を求め、フィードフォワード信号Ｆｆ５ｙとして加算器１４ｃへ出力する。
【００３８】
例えば、記憶間隔が１０μｍであり、現在のｘ軸方向の指令位置が５４．０μｍ、ｙ軸方向の指令位置が３２．０μｍであったとする。この場合、図６に示すように、ｘ軸方向の指令位置が５０μｍと６０μｍ、ｙ軸方向の指令位置が３０μｍと４０μｍの組み合わせにおける補償値データＤｘ１＝（５０，３０），Ｄｘ２＝（６０，３０），Ｄｘ３＝（５０，４０），Ｄｘ４＝（６０，４０）の値を読み込む。ここに、Ｄｘｎ＝（ｘ軸方向の指令位置，ｙ軸方向の指令位置）を表す。記憶装置から読み込んだデータが、Ｄｘ１＝（５０、３０）＝Ｚ１、Ｄｘ２＝（６０、３０）＝Ｚ２、Ｄｘ３＝（５０、４０）＝Ｚ３、Ｄｘ４＝（６０、４０）＝Ｚ４であったとすると、例えばフィードフォワード信号Ｆｆ５ｘは、
Ｆｆ５ｘ＝（Ｚ１・０．６＋Ｚ２・０．４）×０．８＋（Ｚ３・０．６＋Ｚ４・０．４）×０．２
となる。このフィードフォワード信号Ｆｆ５ｘを加算器１３ｃへ出力する。
【００３９】
位置制御装置５４においても、位置制御装置５３と同様の構成を有し、動作についてもｘ軸方向に関する動作がｙ軸方向に関する動作に変わるだけである。そして、同様の計算をして、フィードフォワード信号Ｆｆ５ｙを加算器１４ｃへ出力する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態によれば、実測するデータや記憶するデータ量を削減でき、装置の調整手順の簡略化や記憶装置の容量の削減ができ、コストを削減することができる。装置の調整手順を簡略化できることや、記憶装置の容量を削減できるためコストを削減することができる。また、データを補間するため、より制御性能を向上させることができる。
【００４１】
実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６による磁気支持装置の構成を示す構成図である。図７において、電磁石制御装置６００は、ｘ軸方向の位置制御装置６３とｙ軸方向の位置制御装置６４とを有する。ｘ軸方向の位置制御装置６３は、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｘ軸方向の位置センサ７（図１参照）の検出値Ｐｘとが一致するように制御するフィードバック制御系である加算器１３ａとＰＩＤ制御器１３ｂと、フィードフォワード補償する制御系である演算器６３ａ，６３ｂを有する。演算器６３ａ，６３ｂは、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとのそれぞれについて個別に所定の演算をして、その値を加算器１３ｃに出力する。そして、加算器１３ｃからは、ＰＩＤ制御器１３ｂの信号を演算器６３ａ，６３ｂからの信号により補正して、制御信号Ｃｘが出力される。
【００４２】
ｙ軸方向の位置制御装置６４は、ｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとｙ軸方向の位置センサ８（図１参照）の検出値Ｐｙとが一致するように制御するフィードバック制御系と、フィードフォワード補償する制御系である演算器６４ａ，６４ｂを有する。演算器６４ａ，６４ｂは、ｘ軸方向の位置指令信号Ｓｘとｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとのそれぞれについて個別に所定の演算をして、その値を加算器１４ｃに出力する。そして、加算器１４ｃからは、ＰＩＤ制御器１４ｂの信号を演算器６４ａ，６４ｂからの信号により補正して、制御信号Ｃｙが出力される。
【００４３】
各位置指令信号Ｓｘ，Ｓｙについてそれぞれについて個別に所定の演算を行い各第一ないし第四の演算補正値を得るので、きめ細かい演算補正値を得ることができ、制御性能を向上させることができる。
【００４４】
実施の形態７．
図８は、この発明の実施の形態７による磁気支持装置の構成を示す構成図である。図８において、電磁石制御装置１０００は、指令軌跡計算装置１１及び位置制御装置１０３，１０４を有している。位置制御装置１０３は加算器１３ａ、ＰＩＤ制御器１３ｂ、加算器１３ｃ、演算器１０３ｄを有する。演算器１０３ｄには、位置センサ７からのフィードバック信号であるｘ軸方向の位置検出信号Ｐｘと、位置センサ８（図１参照）からのフィードバック信号であるｙ軸方向の位置検出信号Ｐｙが入力され、例えば次のような演算が行われ、補償信号Ｆｂ７ｘが加算器１３ｃへ出力される。但し、Ａ７ｘ，Ｃ７ｘ，Ｄ７１は定数で、かつ０＜Ｄ７１＜１である。
Ｆｂ７ｘ＝Ａ７ｘ×（Ｄ７１・Ｐｘ＋（１−Ｄ７１）・Ｐｙ）＋Ｃ７ｘ                                                                              ・・・（７）
【００４５】
同様に、位置制御装置１０４は、加算器１４ａ、ＰＩＤ制御器１４ｂ、加算器１４ｃ、演算器１０４ｄを有する。演算器１０４ｄには、位置センサ８からのフィードバック信号であるｙ軸方向の位置検出信号Ｐｙと、位置センサ８からのフィードバック信号であるｘ軸方向の位置検出信号Ｐｘが入力され、例えば次のような演算が行われ、補償信号Ｆｂ７ｙが加算器１４ｃへ出力される。但し、Ａ７ｙ，Ｃ７ｙ，Ｄ７２は定数で、かつ０＜Ｄ７２＜１である。
Ｆｂ７ｙ＝Ａ７ｙ×（（１−Ｄ７２）・Ｐｘ＋Ｄ７２・Ｐｙ）＋Ｃ７ｙ                                                                              ・・・（８）
【００４６】
この実施の形態では、加算器１３ａ、ＰＩＤ制御器１３ｂにてｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙと位置センサ８の位置検出信号Ｐｙとが一致するようなフィードバック制御が行われる。また、演算器１０３ｄ及び演算器１０３ｄにてｘ軸方向の位置検出信号Ｐｘとｙ軸方向の位置検出信号Ｐｙとに基づいて個別に所定の演算を行って得られた補償出力Ｆｂ７ｘを用いて、フィードバック制御の補償（補正）が行われる。そして、加算器１４ａ、ＰＩＤ制御器１４ｂにてｙ軸方向の位置指令信号Ｓｙとｙ軸方向の位置検出信号Ｐｙとが一致するようなフィードバック制御が行われる。さらに、演算器１０４ｄ、加算器１４ｃにてｙ軸方向の位置検出信号Ｐｙとｘ軸方向の位置検出信号Ｐｘとに基づいて個別に所定の演算を行って得られた補償出力Ｆｂ７ｙを用いて、フィードバック制御の補償（補正）が行われる。
このように、位置センサ３，４によるｘ，ｙ両方向の位置検出信号Ｐｘ，Ｐｙによりフィードバック制御系の補正を行うことにより、他方の軸方向への移動により、電磁石と被支持体の距離が変動することによる影響を抑制し、制御性能を向上させることができる。特に、他方向のフィードバック信号を用いることで追従遅れによる影響を受けず補償することができるため、制御性能が向上する。
【００４７】
実施の形態８．
図９及び図１０は、この発明の実施の形態８を示すものであり、図９は磁気支持装置の構成を示す構成図、図１０は磁気支持装置本体周辺機器の詳細構成を示す構成図である。図９における磁気支持装置本体周辺機器８９０の詳細構成を図１０に示す。図１０において、被支持体１を電磁石３，４にて図の上下方向から非接触にて支持している。電磁石３，４は、被支持体１の上面に垂直で図１０の左右方向に所定の距離を有する互いに平行な第一及び第二の軸であるｘ１軸及びｘ２軸上に、被支持体１の上面と間隙を設けて配設されている。位置センサ７，８はそれぞれ電磁石３，４の近傍に、すなわち位置センサ７はｘ１軸の左方近傍に、位置センサ８はｘ２軸の右方近傍に配置され、それぞれ被支持体１と間の距離を測定する。
【００４８】
図９に戻って、電磁石制御装置１０００は、図１に示した電磁石制御装置１００と同様のものであるが、指令軌跡計算装置１１１は、ｘ１軸位置指令手段１１１ａとｘ２軸位置指令手段１１１ｂとを有している。また、第１及び第２の位置制御装置１３，１４は、同じｘ軸方向の軸であってｙ軸方向に互いに所定距離離れたｘ１軸及びｘ２軸方向における被支持体１の位置を制御する。また、図１に示した電磁石制御装置１００と、加算器１３ａ，１４ａにフィードバックされる信号が異なる。また、フィードバック信号補正器８０１は、位置センサ７にて検出されるｘ１軸方向のフィードバック信号である位置検出信号Ｐｘ１及び位置センサ８にて検出されるｘ２軸方向のフィードバック信号である位置検出信号Ｐｘ２とに基づいて補正信号Ｐｘ１ｃを加算器１３ａに出力する（詳細後述）。
【００４９】
フィードバック信号補正器８０２は、位置センサ７にて検出される位置検出信号Ｐｘ１及び位置センサ８にて検出される位置検出信号Ｐｘ２とに基づいて補正信号Ｐｘ２ｃを加算器１４ａに出力する。ｘ１軸方向の位置制御装置１３は、フィードバック制御系である加算器１３ａとＰＩＤ制御器１３ｂとにより、フィードバック信号補正器８０１の補正信号Ｐｘ１ｃと位置指令信号Ｓｘ１とが一致するように電磁石３（図１０）の電流を制御する。演算器１３ｄはｘ１軸方向の位置指令信号Ｓｘ１及びｘ２軸方向の位置指令信号Ｓｘ２に基づき所定の演算を行い補正信号Ｆｆ８ｘ１を加算器１３ｃへ出力する。加算器１３ｃにおいては、ＰＩＤ制御器１３ｂの出力と、演算器１３ｄの出力Ｆｆ８ｘ１とが加算されることにより、フィードバック制御系の制御信号であるＰＩＤ制御器１３ｂの出力が補正される。
【００５０】
ｘ２軸方向の位置制御装置１４は、フィードバック制御系である加算器１４ａとＰＩＤ制御器１４ｂとにより、フィードバック信号補正器８０２の補正信号Ｐｘ２ｃと位置指令信号Ｓｘ２とが一致するように電磁石４（図１０）の電流を制御する。演算器１４ｄはｘ１軸方向の位置指令信号Ｓｘ１及びｘ２軸方向の位置指令信号Ｓｘ２に基づき所定の演算を行い補正信号Ｆｆ８ｘ２を加算器１４ｃへ出力する。加算器１４ｃにおいては、ＰＩＤ制御器１４ｂの出力と、演算器１４ｄの出力Ｆｆ８ｘ２とが加算されることにより、フィードバック制御系の制御信号であるＰＩＤ制御器１４ｂの出力が補正される。
【００５１】
次に、フィードバック信号補正器８０１及び８０２の動作を説明する。例えば、図１０のように、電磁石３と電磁石４との距離すなわちｘ１軸とｘ２軸との間隔が１０ｃｍであり、位置センサ７，８が電磁石３，４の内側から１ｃｍの位置に取り付けられている場合、位置センサ７の検出値をＰｘ１、位置センサ８の検出値をＰｘ２とし、それぞれの補正フィードバック値をＰｘ１ｃ、Ｐｘ２ｃとすると、
Ｐｘ１ｃ＝（９・Ｐｘ１−Ｐｘ２）／８
Ｐｘ２ｃ＝（９・Ｐｘ２−Ｐｘ１）／８
のように計算することができる。これにより、電磁石３，４と被支持体１の吸引面の距離をより正確に推定することができる。
【００５２】
この実施の形態によれば、位置センサによる被支持体の検出位置と電磁石による被支持体の吸引位置のずれによる検出誤差による影響を軽減でき、被支持体１の位置を精度良く制御することができる。
【００５３】
実施の形態９．
図１１は、この発明の実施の形態９を示す磁気支持装置の構成を示す構成図である。図１１において、電磁石制御装置１１００は、図９の電磁石制御装置１０００に比して、次の点が異なるが、その制御動作については同様の動作をする。ｘ１軸方向の位置制御装置１１３は、フィードバック信号補正器８０１の補正信号Ｐｘ１ｃと位置指令信号Ｓｘ１とが一致するように電磁石３（図１０）の電流を制御するフィードバック制御系である加算器１３ａとＰＩＤ制御器１３ｂとを有する。
【００５４】
また、演算器１１３ｄは、ｘ１軸方向の位置指令信号Ｓｘ１に所定の演算を行い加算器１１３ｃへ出力する。加算器１１３ｃにおいては、ＰＩＤ制御器１３ｂの出力と、演算器１１３ｄの出力と、ｘ１軸用バイアス電流基準値とが加算されることにより、フィードバック制御系の制御信号であるＰＩＤ制御器１３ｂの出力が補正される。
【００５５】
ｘ２軸方向の位置制御装置１１４は、フィードバック信号補正器８０２の補正信号Ｐｘ２ｃと位置指令信号Ｓｘ２とが一致するように電磁石４（図１０）の電流を制御するフィードバック制御系である加算器１４ａとＰＩＤ制御器１４ｂと有する。また、演算器１１４ｄは、ｘ２軸方向の位置指令信号Ｓｘ２に所定の演算を行い加算器１１４ｃへ出力する。加算器１１４ｃにおいては、ＰＩＤ制御器１４ｂの出力と、演算器１１４ｄの出力と、ｘ２軸用バイアス電流基準値とが加算されることにより、フィードバック制御系の制御信号であるＰＩＤ制御器１４ｂの出力が補正される。その他の構成及びその動作については、図９及び図１０に示したものと同様であるので、説明を省略する。
【００５６】
以上のように、この発明による磁気支持装置は、被支持体を磁気力により第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、第一の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、第二の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、第一の位置検出信号と第一の制御目標位置指令信号とに基づいて第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の制御目標位置指令信号に基づいて第一の電流制御信号を補正する第一の信号補正手段と、第二の位置検出信号と第二の制御目標位置指令信号とに基づいて第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の制御目標位置指令信号に基づいて第二の電流制御信号を補正する第二の信号補正手段とを備えたので、一方の軸方向（例えばｘ軸方向）の移動が他方の軸方向（例えばｙ軸方向）の移動に与える影響を抑制し、過渡状態においても良好な制御性能を確保することができる。
【００５７】
そして、第一の信号補正手段は第一及び第二の位置検出信号の関数式に基づいて求めた第一の関数式補正値に基づき第一の電流制御信号を補正し、第二の信号補正手段は第一及び第二の位置検出信号の関数式に基づいて求めた第二の関数式補正値に基づき第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とするので、関数式を用いて計算することにより、容量の大きな記憶装置を設置する必要がなく、コストを削減できる。
【００５８】
さらに、第一の信号補正手段は第一及び第二の制御目標位置指令信号と第一及び第二の制御目標位置指令信号の時間変化分とに基づいて第一の電流制御信号を補正し、第二の信号補正手段は第一及び第二の制御目標位置指令信号と第一及び第二の制御目標位置指令信号の時間変化分とに基づいて第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とするので、静特性だけでなく、動特性の影響も抑制することができるため、さらに制御性能を向上させることができる。
【００５９】
また、第一の信号補正手段は第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第一の補正値に基づいて第一の電流制御信号を補正し、第二の信号補正手段は第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第二の補正値に基づいて第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とするので、計算を行うことなく補償値記憶手段から補償値を読み取ることができるため、処理速度を向上でき、さらに制御御性能を向上させることができる。また、必要に応じて実測値をそのまま使用することができるため、計算式における非線形性の考慮やパラメータ調整を要せず、制御が容易である。
【００６０】
そして、第一の信号補正手段は第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値を丸める第一の丸め手段を有し丸められた第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第一の丸め補正値に基づいて第一の電流制御信号を補正し、第二の信号補正手段は第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値を丸める第二の丸め手段を有し丸められた第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第二の丸め補正値に基づいて第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とするので、実測するデータや記憶するデータの量を削減できるため、装置の調整手順の簡略化や記憶装置の容量の削減ができ、コストを削減することができる。
【００６１】
さらに、第一の信号補正手段は第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第一の補間用データを記憶する第一の補間用データ記憶手段と第一の補間用データから補間法により第一の制御目標位置指令信号に応じた第一の補間補正値を求める第一の補間補正値算出手段とを有し第一の補間補正値に基づき第一の電流制御信号を補正するものであり、第二の信号補正手段は第一及び第二の制御目標位置指令信号の各値に対応させて予め定められた第二の補間用データを記憶する第二の補間用データ記憶手段と第二の補間用データから補間法により第二の制御目標位置指令信号に応じた第二の補間補正値を求める第二の補間補正値算出手段とを有し第一の補間補正値に基づき第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とするので、実測するデータや記憶するデータ量を削減でき、装置の調整手順の簡略化や記憶装置の容量の削減ができ、コストを削減することができる。装置の調整手順を簡略化できることや、記憶装置の容量を削減できるためコストを削減することができる。また、データを補間するため、より制御性能を向上させることができる。
【００６２】
また、第一の信号補正手段は第一の制御目標位置指令信号に基づいて求めた第一の演算補正値と第二の制御目標位置指令信号の値に基づいて求めた第二の演算補正値とに基づいて第一の電流制御信号を補正し、第二の信号補正手段は第一の制御目標位置指令信号に基づいて求めた第三の演算補正値と第二の制御目標位置指令信号の値に基づいて求めた第四の演算補正値に基づいて第二の電流制御信号を補正するものであることを特徴とするので、各位置指令信号についてそれぞれについて個別に所定の演算を行い各第一ないし第四の演算補正値を得るので、きめ細かい演算補正値を得ることができ、制御性能を向上させることができる。
【００６３】
そして、被支持体を磁気力により第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、第一の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、第二の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、第一の位置検出信号と第一の制御目標位置指令信号とに基づいて第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の位置検出信号に基づいて第一の電流制御信号を補正する第一の信号補正手段と、第二の位置検出信号と第二の制御目標位置指令信号とに基づいて第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段と、第一及び第二の位置検出信号に基づいて第二の電流制御信号を補正する第二の信号補正手段とを備えたので、第一及び第二の位置検出信号に基づいて第一及び第二の電流制御信号を補正することにより、他方の軸方向への移動により、電磁石と被支持体の距離が変動することによる影響を抑制し、制御性能を向上させることができる。特に、他方向のフィードバック信号を用いることで追従遅れによる影響を受けず補償することができるため、制御性能が向上する。
【００６４】
さらに、第一及び第二の軸は、互いに交差するものであることを特徴とするので、被支持体を直交配置れた第一及び第二の電磁石にて支持する場合において、良好な制御性能を得ることができる。
【００６５】
また、被支持体を磁気力により互いに平行な第一及び第二の軸方向からそれぞれ非接触にて支持する第一及び第二の電磁石と、第一の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第一の位置検出信号を発信する第一の位置センサと、第二の電磁石の近傍に配設され被支持体の位置を検出して第二の位置検出信号を発信する第二の位置センサと、第一及び第二の位置検出信号に基づいて補正した第一の補正位置検出信号を求める第一の補正位置信号算出手段と、第一及び第二の位置検出信号に基づいて補正した第二の補正位置検出信号を求める第二の補正位置信号算出手段と、被支持体の目標位置を指令する第一及び第二の制御目標位置指令信号を発信する第一及び第二の制御目標位置指令信号発信手段と、第一の補正位置検出信号と第一の制御目標位置指令信号とに基づいて第一の電磁石の電流を制御する第一の電流制御信号を発信する第一の電流制御信号発信手段と、第二の補正位置検出信号と第二の制御目標位置指令信号とに基づいて第二の電磁石の電流を制御する第二の電流制御信号を発信する第二の電流制御信号発信手段とを備えたので、位置センサによる被支持体の検出位置と電磁石による被支持体の吸引位置のずれによる検出誤差による影響を軽減でき、被支持体の位置を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の実施の形態１である磁気支持装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２である磁気支持装置の構成を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３である磁気支持装置の構成を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４である磁気支持装置の構成を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５である磁気支持装置の構成を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態６である磁気支持装置の構成を示す構成図である。
【図７】図６におけるフィードフォワード値算出手段の動作を説明するための説明図である。
【図８】この発明の実施の形態７である磁気支持装置の構成を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態８である磁気支持装置の構成を示す構成図である。
【図１０】図９における磁気支持装置本体周辺機器の詳細構成を示す構成図である
【図１１】この発明の実施の形態９である磁気支持装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  被支持体、３，４  電磁石、７，８  位置センサ、１１  指令軌跡計算装置、
１１ａ  ｘ軸位置指令手段、１１ｂ  ｙ軸位置指令手段、１３，１４  位置制御装置、
１３ａ，１４ａ  加算器、１３ｂ，１４ｂ  ＰＩＤ制御器、１３ｄ，１４ｄ  演算器、
２３，２４  位置制御装置、２３ｄ，２４ｄ  演算器、３３，３４  位置制御装置、
３３ｆ，３４ｆ  補償値記憶手段、３３ｇ，３４ｇ  補償値読込手段、
４３，４４  位置制御装置、４３ｆ，４４ｆ  補償値記憶手段、
４３ｇ，４４ｇ  補償値読込手段、４３ｈ，４４ｈ  演算手段、
４３ｊ，４３ｋ，４３ｊ，４３ｋ  丸め演算手段、５３，５４  位置制御装置、
５３ｆ，５４ｆ  データ記憶憶手段、５３ｇ，５４ｇ  データ読込手段、
５３ｈ，５４ｈ  フィードフォワード値算出手段、６３，６４  位置制御装置、
６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ  演算器、１０３，１０４  位置制御装置、
１０３ｄ，１０４ｄ  演算器、８０１，８０２  フィードバック信号補正器、
６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ  演算器、１１１  指令軌跡計算装置、
１１１ａ  ｘ軸位置指令手段、１１１ｂ  ｙ軸位置指令手段、
１１３，１１４  位置制御装置、１１３ｄ，１１４ｄ  演算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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